據外媒報道，纖維增強復合材料（Fiber-reinforced polyumer，FRP）是由塑料聚合樹(shù)脂（plastic polymer resin）及增強纖維（reinforcing fiber）組成，將兩種材質(zhì)合成為FRP后，不僅能保持其原有材料的特性，還強化了FRP的整體性能，大幅提升了新材料的強度和剛性。

聚合樹(shù)脂通常具有粘性，易于進(jìn)行模制操作，但其硬度相對較弱。該材料所含的樹(shù)脂成分可防止材料受到磨損，可對其表面形成保護，防止受到化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。不僅如此，該材料還可被用作增強纖維的粘合劑。

由于強度高、質(zhì)地輕，FRP復合材料已被廣泛應用于國防、航空等領(lǐng)域。近年來(lái)，該材料的應用范圍進(jìn)一步擴大，被用于制造豪車(chē)、風(fēng)力渦輪機（wind turbine）、壓縮天然氣罐等設備。各大制造商們對FRP也頗為青睞，因為其質(zhì)地輕盈、強度高、剛度大，屬于一款不錯的輕量化材料，在運輸時(shí)還能起到節能作用。此外，由于其強度、耐用性及化學(xué)結構，FRP開(kāi)始被被應用到工業(yè)設備、建筑及其他基礎設施中。

FRP復合材料的制造

FRP復合材料的制造工藝需要耗費大量的熱能、壓力才能實(shí)現復合材料的粘合。

纖維的制備

對碳纖維及玻璃纖維FRP的制造而言，高溫條件不可或缺。碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得。碳纖維的制造包括：纖維紡絲、熱穩定化（預氧化）、碳化、石墨化等4個(gè)過(guò)程，其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預氧化、氧化及脫氧等。先通過(guò)一系列高溫烤箱將其制成“白色纖維（white fiber）”，經(jīng)氧化和碳化處理后將其制成“黑色纖維（black fiber）”。而玻璃纖維則采用高溫爐（high-temperature furnace）經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò )紗、織布等工藝制造成的，視所制造零部件的具體要求而異。

零部件的生產(chǎn)

目前，可采用多種途徑，加工、生產(chǎn)FRP復合材料制成的零部件。通常，在進(jìn)行零部件加工前或加工時(shí)，將強化纖維與聚合物混合，然后將其放入模具內，采用分層法（layering）將零部件制作成最終形態(tài)并進(jìn)行加熱處理。對于某些棱角較多、外形較為復雜的零部件而言，可將纖維與樹(shù)脂放入模具槽孔內，擠入原料后再進(jìn)行加熱。對于管材及其他長(cháng)工件，可用模具擠出纖維及樹(shù)脂，并在高溫下固化。

材料應用

若對制備工藝進(jìn)行改進(jìn)后，或許還能降低FRP復合材料的生產(chǎn)成本及能量密度，其被廣泛應用于各類(lèi)應用中，可實(shí)現節能及提升能效的作用。

汽車(chē)：對力圖實(shí)現輕量化的汽車(chē)行業(yè)而言，該款材料顯得至關(guān)重要，其可提升車(chē)輛的能效及燃油經(jīng)濟性，同時(shí)還符合安全性標準。若車(chē)輛實(shí)現減重10%，其燃油經(jīng)濟型將提升6-8%，相當于將純電動(dòng)車(chē)的續航里程數延長(cháng)了10%。相較于傳統的鋼材，FRP玻璃纖維可將質(zhì)量減輕25-30%，而碳纖維復合材料可將質(zhì)量減輕60-70%。

風(fēng)力渦輪機：FRP碳纖維復合材料硬度高，分量輕，耐疲勞性強，可實(shí)現渦輪葉片減重并延長(cháng)葉片的長(cháng)度，進(jìn)而提升風(fēng)力發(fā)電的能效。截止至2018年，風(fēng)力發(fā)電站或將成為FRP碳纖維復合材料的最大消費對象。

壓縮天然氣儲罐：車(chē)用儲罐要求其材料質(zhì)地輕盈，強度高，可存儲氫氣及天然氣。盡管FRP碳纖維復合材料滿(mǎn)足車(chē)輛儲罐和高壓氫罐的要求，但其造價(jià)卻頗為高昂。

工業(yè)設備：由于該款復合材料耐腐蝕性高，能提升工業(yè)設備及組件的性能。該材料或將提升熱交換器、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機及其他設備的性能，能夠耐高溫，延長(cháng)管材和儲罐的使用壽命，提升機械設備的電絕緣性。

將由于該材料性能出色，建筑業(yè)、道路橋梁、海船、及輸電線(xiàn)等其他行業(yè)、相關(guān)設備或將隨之受益。

技術(shù)挑戰

為實(shí)現多種應用，研究機構還需要克服與FRP復合材料及制造工藝相關(guān)的各項技術(shù)難題。

能源強度

未來(lái)十年內，工業(yè)及能源業(yè)各類(lèi)應用對該材料的需求量將激增310%，如此巨大的需求量意味著(zhù)目前迫切需要降低該材料的制造成本及能源消耗。相較于傳統鋼材，其所需的能源強度是前者的3-5倍。

產(chǎn)品的生產(chǎn)：纖維制造及零部件生產(chǎn)制造是較為復雜的工藝。降低成本，目前需要研發(fā)更為高效、可預見(jiàn)性的制造工藝，在確保性能的前提下，縮短生產(chǎn)周期。

除降低成本外，推廣FRP材料的應用還需要更多創(chuàng )新設計理念、預測建模、穩健的材料特性、性能驗證及工藝自動(dòng)化等。

可再利用性

若能實(shí)現重復利用，可大幅提升FRP復合材料的成本收益，進(jìn)而將節省大量的能量損耗，特別是在不損耗其質(zhì)量、性能的前提下實(shí)現該材料的重復利用。對該材料的再利用可大幅改善復合材料的能源利用及排放值，有助于實(shí)現越發(fā)嚴苛的再循環(huán)目標。

深遠的經(jīng)濟影響

FRP是一項新技術(shù)，未來(lái)將使多個(gè)行業(yè)、市場(chǎng)發(fā)生轉變。據業(yè)內分析師預計，截止至2016年，玻璃纖維復合材料市場(chǎng)的市值或將達到164億美元。截止至2020年，FRP碳纖維復合材料的市值將增至252億美元。

------來(lái)源于蓋世汽車(chē)